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Vínicius Francisco Rofatto Paulo Sérgio de Oliveira Jr
Orientador: Prof. Dr. João Francisco Galera Monico – FCT/Unesp
Co-orientador. Dr. Luis Fernando Sapucci – CPTEC/INPE
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A atmosfera terrestre é uma das principais fontes de
erros na determinação das coordenadas com
posicionamento pelo GNSS (Global Navigation Satellite
System).
Divide-se, em termos de posicionamento geodésico,
em duas camadas, que interagem de formas distintas
com os sinais GNSS.
Troposfera Ionosfera
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Troposfera
Ionosfera
Ionosfera
50 ~ 1000km
Troposfera
0 ~ 50 km
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A troposfera é um meio não dispersivo, ou seja, sua
influência não depende da frequência dos sinais.
Provoca o chamado atraso zenital troposférico (ZTD –
Zenital Tropospheric Delay).
ZTD:
• “Incomodo” para a Geodésia
• Importante para a Meteorologia.
GNSS - METEOROLOGIA
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Zenith Hydrostatic Delay - 90% do atraso total: ~2m - Variação temporal lenta (1cm/6h) - Função de P e T
Zenith Tropospheric Delay : ZTD = ZHD + ZWD
Zenith Wet Delay - 10% do atraso total: até 30cm - Variação temporal rápida (cm/1h ) - Função da T e da densidade de vapor d’água ao longo da trajetória
GNSS : Modelagem na direção do satélite: STD (Slant Total Delay)
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Para as variações verticais emprega-se funções de
mapeamento, tais como a VMF1.
Para mapear a assimetria horizontal existe a
possibilidade de estimar os gradientes troposféricos.
STD(el) = ZHD.mfH(el) + ZWD.mfW(el)+ mfg(el)(GN.cos(Az)+GE.sin(Az))
Assimetria horizontal
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Rede de estações GNSS (Global Navigation Satellite Systems):
aplicações de posicionamento e navegação;
aplicações meteorológicas GNSS METEOROLOGIA
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GNSS : ZWD = Π x PW
Radiosonda Medida a cada12h
T, P, PW,…
PW : Precipitable Water : altura da água líquida obtida se todo o vapor de água
contido na coluna de ar fosse condensado e precipitado no solo
IWV : Integrated Water Vapor : massa de vapor d’água contida numa coluna de ar
atmosférica
IWV (kg/m²) = PW (mm)
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Fonte: <http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html>
GNSS RSO
Fonte: <página do IBGE>
Estação Distância da RSO [km]
BOMJ 1,1
SMAR 1,6
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ZWD a partir da radiossondagem inverter a equação:
Estimativas do ZWD das estações em estudo obtidas a cada 5
minutos. Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) - empregado
o GIPSY-OASIS (GNSS-Inferred Positioning System and Orbit
Analysis Simulation Software).
Para compatibilizar as séries temporais de ZWD GNSS e ZWD RSO, considerou-se a época de referência do ZWD GNSS a média do intervalo de tempo que corresponde as 00:00 UTC e 12:00 UTC (no arquivo bruto das radiossondas tem a época de lançamento)
PW = ZWD x Π
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PPP (pós – processado) Máscara de elevação: 10º Função de Mapeamento: VMF1 Intervalo das estimativas do ZWD: 5 minutos Processo estocástico: Random Walk (5mm/√hora) Correção da variação do centro de fase da antena (absoluta) Efeitos modelados: Cargas Oceânicas, marés terrestres, radiação solar ...
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SMAR BOMJ
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a [cm] σa [cm] b σb R2 EMQ [cm]
0,50 0,14 1,00129 0,00872 0,952 1,49
a [cm] σa [cm] b σb R2 EMQ [cm]
1,83 0,15 0,89240 0,008,64 0,98 0,75
O parâmetro a representa o bias, enquanto o parâmetro b representa a variação entre as estimativas do ZWD GNSS e ZWD RSO.
O coeficiente de determinação (R²) varia entre 0 e 1, indicando, em
percentagem, o quanto o modelo consegue explicar os valores
observados.
SMAR
BOMJ
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BOMJ SMAR
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Interessante notar a alta correlação entre os ZWD GNSS e ZWD RSO
Nota-se uma relação linear entre ZWD GNSS e ZWD RSO
Trabalhos vem sendo desenvolvidos a fim de melhorar as estimativas do ZTD via o GNSS
Nesse caso particular, o ZWD das estações GNSS SMAR e BOMJ, foram determinados diretamente pelo processamento de dados.
Trabalhos vem sendo desenvolvidos no sentindo de encontrar a melhor configuração no processamento de dados GNSS utilizando o método de posicionamento PPP do software GIPSY-OASIS II, a fim de obter os melhores resultados na estimativa do ZTD; e
Combinação de ZTD (GOA-II, Bernese 5.0) – “operacional”
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